Лекции Физические основы ВОЛП (стр. 15 )

Рисунок 4.8 Наконечник композитной конструкции

Наконечники с составной или композитной конструкцией (Рисунок 4.8) распространены существенно меньше. В этой области известны следующие варианты. Наконечник вилки разъема типа Е-2000 образован керамической втулкой с мельхиоровой вставкой. Аналогичная идея использована в разъемных соединителях типа «Лист-Булава», разработанных в СССР в середине 80-х годов. Основой наконечника в данном случае является стеклянный капилляр, который заклеен во внешнюю центрирующую металлическую гильзу. В некоторых вариантах разъема типа SMA-906 наконечник выполнен металлическим, а надетая на него центрирующая гильза изготовлена из керамики и, в отличие от упомянутых выше конструк-ций, имеет несколько меньшую длину. Применение более сложных в практической реализации композитных конструкций обосновывается следующими соображениями:

• наличие внешнего покрытия из износостойкого материала позволяет получить высокую долговечность соединения в процессе эксплуатации;
• при недостаточном уровне технологической базы (особенно на ранних этапах развития техники волоконно-оптической связи) не удавалось достигнуть высотой точности изготовления центрального канала для фиксации волокна в твердом материале;
• применение многослойного наконечника с относительно мягкой внутренней частью позволяет технологическими средствами осуществить дополнительную юстировку световода и добиться снижения вносимых потерь.

Операция юстировки может выполняться в два этапа, причем в случае многомодовых разъемов реализуется только первый из них. На первом этапе (пассивная юстировка) после ввода волокна в канал еще до затвердевания клея на торцевую часть мягкой вставки композитного наконечника воздействуют кольцевым штампом с треугольной в сечении формой рабочего органа. За счет пластической деформации материала внутренней части он плотно охватывает концевой участок волокна, уменьшая остаточный эксцентриситет сердцевины до величины допустимого производственными стандартами эксцентриситета сердцевины и оболочки волокна, то есть до 2 мкм (Рисунок 4.9).

На втором этапе, который реализуется после затвердевания клея и обработки наконечника, штамп имеет вид сектора с углом раскрывания 120°, причем его предварительно ориенти-руют таким образом, чтобы свести к минимуму величину остаточного отклонения осей волокна и наконечника (Рисунок 4.10). При типовой величине эксцентриситета оболочка-сердцевина современных световодов 0,8 мкм после выполнения процедуры активной юстировки гарантируется величина эксцентриситета сердцевина-наконечник не более 0,5 мкм, что соответствует средним потерям 0,12 дБ.

4.1.3.2. Элементы защиты наконечников от проворачивания и неправильного подключения вилок

Одним из необходимых условий получения малого уровня потерь и обратных отражений и стабильности этих параметров на протяжении всего срока службы кабельной системы является наличие физического контакта сращиваемых световодов. При таком контакте волокна в момент подключения и отключения механически взаимодействуют друг с другом, что приводит к повреждениям их торцевых поверхностей и к ухудшению параметров. Риск повреждения наиболее сильно возрастает, если во время установки или отключения разъема волокна проворачиваются друг относительно друга. Для предотвращения таких повреждений в конструкциях современных разъемов обязательно предусматриваются элементы защиты от проворачивания (Рисунок 4.11). Решение этой задачи на практике может быть достигнуто следующими способами:

• применением в конструкции вилки разъема направляющего выступа, вводимого при установке в паз или в выемку на корпусе розетки;
• использованием принципа линейного включения в розетку вилки с наконечником цилиндрической формы;
• использованием наконечников с формой, отличной от цилиндрической или конической, подключаемых только линейным движением.

Рисунок 4.11 Основные разновидности элементов защиты наконечников от проворачивания: а) на основе радиального выступа и прорези; б) на основе осевого ключевого выступа и выемки

Первый способ характерен для одиночных вилок, крепление которых к розетке выполняется с помощью обычной или байонетной гайки (разъемы типа ST, FC, SMA и другие, подробно см. далее). Остальные два широко используются в современных конструкциях разъемов.

Мероприятия по защите от неправильного подключения делятся на пассивные и активные, для чего используются различные технические средства.
Пассивные мероприятия известны в двух разновидностях. Согласно первой из них, применяют различные цветовые маркирующие элементы и надписи, обеспечивающие визуальный контроль правильности подключения. По второй порты различного назначения (например, разных функциональных секций или подсистем) реализуются на основе разъемов различных типов.

Активные мероприятия основаны на использовании различных элементов механической блокировки, которые препятствуют неправильному подключению вилки к розетке. Для этого служат:

• корпуса вилок несимметричной формы;
• направляющие выступы на вилках с линейным подключением к розетке;
• различного рода вставки и рамки, в том числе подвижные, одеваемые как на вилку, так и на розетку.

В некоторых случаях сочетают активные и пассивные мероприятия. Так, например, блокирующие рамки адаптеров могут выполняться из пластмассы различных цветов.

Элементы и способы крепления к кабелю

Вилки оптических разъемов обычно приспособлены для установки на кабелях для шнуров с защитным шлангом внешним диаметром 2,5-3,0 мм. В случае монтажа вилки на волокне в буферном покрытии 0,9 мм, на него надевается трубчатый переходник с внешним диаметром 2,5-3,0 мм, обеспечивающий соблюдение заданного радиуса изгиба световода в точке входа. В некоторых конструкциях функции этого переходника выполняет резиновый хвостовик. При отсутствии в комплекте вилки такого переходника его заменяют коротким отрезком защитного шланга кабеля для шнуров.

Для увеличения эксплуатационной надежности вилки при ее установке на кабель для шнуров со шлангом диаметром 2-3 мм в конструкцию вилок многих современных разъемов введена втулка длиной 3-5 мм с упорным фланцем, которая в процессе монтажа одевается на буферную оболочку 0,9 мм световода и вдвигается «внатяг» под шланг. Наличие этой втулки обеспечивает свободное перемещение световода относительно внешнего защитного шланга в процессе сборки и использования разъема.
Вилки многих разъемов рассчитаны для установки только на определенный тип волокна (например, в буферном покрытии 0,9 мм). Имеются также более дорогие универсальные конструкции, в которых при сборке в каждом конкретном случае используют только часть деталей.

При наклейке вилки на световод в покрытии 0,25 мм рекомендуется восстановить вторичное защитное покрытие внешним диаметром 900 мкм. На практике находит применение ряд способов. Так, например, трубка (кембрик) с внешним диаметром 0,9 мм из набора Lucent Technologies, обеспечивает надежную защиту волокна от внешних механических воздействий. Для решения этой же задачи фирма Mohawk выпускает так называемый Field Breakout Kit. Это устройство представляет собой металлическую трубку с шестью или двенадцатью кембриками диаметром 0,9 мм, которая устанавливается на модуль кабеля внешней прокладки с помощью обжимного инструмента. Комплекты фирмы Mod-Tap состоят из основания, крышки и терминирующего элемента (terminal assembly) и рассчитаны на 4, 6, 8 и 12 волокон, которые выгодно отличаются от описанных выше устройств фирмы Mohawk наличием цветовой кодировки кембриков внешним диаметром 900 мкм и возможностью фиксации корпуса на трубке модуля без использования кримпирующего инструмента, однако, уступают им по массогабаритным показателям.
В некоторых конструкциях вилок клеевых разъемов фирмы AMP предусмотрена переходная пластмассовая втулка, которая при сборке фиксируется кримпирующей гильзой и обеспечивает надежный ввод волокна в буферном покрытии 0,25 мм.

В процессе установки вилки на кабель для шнуров обязательно должна быть обеспечена высокая механическая прочность крепления. Выбор способа крепления во многом определяет конструкцию хвостовой части вилки разъема. Основные решения в этой области представлены на рисунке (Рисунок 4.12).

Рисунок 4.12 Варианты исполнения хвостовиков вилок разъемов для крепления к защитным покрытиям кабеля для шнуров

У вилок первой группы предусмотрен широкий конусообразный металлический хвостовик, который в процессе сборки сжимается кримпирующим инструментом, а фиксация буферных покрытий и шланга кабеля осуществляется клеем и силой трения обжатого хвостовика (Рисунок 4.12 а). Основными достоинствами данной конструкции являются простота сборки, что особенно подходит для малоопытного персонала, и возможность предельного уменьшения габаритов, главный недостаток – малая прочность к вырывающим осевым механическим воздействиям, обусловленная способом крепления к буферным покрытиям.

Второй, более распространенный, вариант основан на хвостовике цилиндрической формы относительно малого диаметра и обжимной гильзе (Рисунок 4.12 б). В процессе установки вилки упрочняющие кевларовые нити кабеля для шнуров укладываются на поверхность хвостовика, потом на него надвигается металлическая гильза и затем обжимается. В такой конструкции при воздействии вырывающего усилия упрочняющие нити начинают работать сразу же, что резко снижает вероятность разрушения соединения. Дополнительное увеличение механической прочности соединительных шнуров в вилках некоторых разъемов достигается использованием хвостовиков с ребристой или накатанной поверхностью, улучшающей надежность фиксации кевларовых нитей. Той же цели служит обжим гильзы не только на хвостовик, но и на внешнюю оболочку кабеля для шнуров (Рисунок 4.12 в). Прочность фиксации оболочки кабеля для шнуров возрастает, если на конце хвостовика предусматривается цилиндрический выступ малого диаметра, вводимый под защитный шланг (Рисунок 4.12 г).